Akademia Górniczo-Hutnicza Im. Stanisława Staszica w Krakowie
	Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Katastrofy naturalne i prognozowanie przeciwdziałań

Natural catastrophes and prognosis of them

Technologia Ochrony Środowiska

Grupa 3

Kraków 2009

Summary

The aim of project is being defined, enumerated and described the natural catastrophes as well as the aim is being written the prognosis connected with prevention of them.

The first aim this project is being described what is the natural catastrophe and is being announced classification’s disaster. The second point this project is being described a flood. In this part is written the main characteristic and classification of flood, and also methods are struggled with this catastrophe. It is described what is embankments, dams, control’s river and others. The next aims is being described the earthquake. In this point is written definitions this disaster, classification of earthquake and is announced the power of disaster. In this part is also written how register, prognosis, prevention and behavior during earthquake.

The main aim project is described the more dangerous catastrophes, which is brought enormous financial losses and casualties. This project is written to describe natural catastrophes, to show the large scale of them and to describe methods elimination of them.

Cel projektu

Celem projektu jest zdefiniowanie, wymienienie i scharakteryzowanie katastrof naturalnych oraz wypisanie przewidywanych działań związanych z ich zapobieganiem.

Rozporządzenia prawne

Akty prawne uwzględniające katastrofy naturalne:

1. Ustawa o stanie klęski żywiołowej z dnia 18 kwietnia 2002 r. (Dz.U.02.62.558);

2. Akty prawne dla poszczególnych katastrof:

• Powódź – Ustawa Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001, „Dział V. Ochrona przed powodzią i suszą” (Dz.U.01.115.1229);

• Trzęsienie ziemi – Ustawa z dnia 22 maja 2003 r. o ubezpieczeniach obowiązkowych, Ubezpieczeniowym Funduszu Gwarancyjnym i Polskim Biurze Ubezpieczycieli Komunikacyjnych (Dz.U.2003.124.1152, z późniejszymi zmianami).

1. Podstawowe definicje

   1. Katastrofa – wydarzenie skoncentrowane w czasie i przestrzeni, doprowadzające do wymiernych strat społecznych i materialnych. Jego przebieg jest zjawiskiem nagłym, gwałtownym lub powolnym. Są przewidywalne lub nieoczekiwane. Spowodowane – czynnikami naturalnymi lub wskutek działalności człowieka.

   2. Klęska żywiołowa – katastrofa naturalna lub awaria techniczna, której skutki zagrażają życiu lub zdrowiu dużej liczby osób, mieniu w wielkich rozmiarach albo środowisku na znacznych obszarach, a pomoc i ochrona mogą być skutecznie podjęte tylko przy zastosowaniu nadzwyczajnych środków, we współdziałaniu różnych organów i instytucji oraz specjalistycznych służb i formacji działających pod jednolitym kierownictwem (Ustawa z dnia 18 kwietnia 2002 r. o stanie klęski żywiołowej Dz.U.2002.62.558).

   3. Katastrofa naturalna – zdarzenie związane z działaniem sił natury, w szczególności wyładowania atmosferyczne, wstrząsy sejsmiczne, silne wiatry, intensywne opady atmosferyczne, długotrwałe występowanie ekstremalnych temperatur, osuwiska ziemi, pożary, susze, powodzie, zjawiska lodowe na rzekach i morzu oraz jeziorach i zbiornikach wodnych, masowe występowanie szkodników, chorób roślin lub zwierząt albo chorób zakaźnych ludzi albo też działanie innego żywiołu. (Ustawa z dnia 18 kwietnia 2002 r. o stanie klęski żywiołowej Dz.U.2002.62.558).

   4. Prognozowanie (predykcja) – naukowy sposób przewidywania, w jaki sposób będą kształtowały się w przyszłości procesy lub zdarzenia. W trakcie procesu formułuje się sąd na temat przyszłych stanów zjawisk i zdarzeń nazywany prognozą.

2. Podział katastrof naturalnych

Katastrofy można podzielić na trzy podstawowe grupy wg WHO (Światowa Organizacja Zdrowia):

1. Katastrofy naturalne – np: trzęsienie ziemi, powódź, lawiny, erupcja wulkaniczna, pożary, osuwiska, tsunami, huragany, tornada, cyklony, susza i inne;

2. Katastrofy wywołane przez ludzi – wojny z użyciem broni oraz z użyciem środków masowego rażenia (wojny nuklearne, chemiczno-biologiczne);

3. Katastrofy cywilizacyjne, np. komunikacyjne (m.in. kolizje masowe na autostradach, zderzenia pociągów, upadek samolotu, zatonięcie statku), przemysłowe (np. eksplozje, wyciek substancji trujących, napromieniowanie, zawalenia) oraz wielkie pożary (np. domów towarowych, szkół, szpitali, wieżowców)

Katastrofy naturalne dzieli się na (wg C. Baretta, 1991): geologiczne (trzęsienia ziemi, wulkanizm, ruchy masowe, tsunami, erozja), hydrologiczne (powodzie, pustynnienie, lawiny itp.), oceanograficzne (powodzie w strefie przybrzeżnej, zmiany poziomu morza, zanieczyszczenia akwenów itp.),meteorologiczne (sztormy, cyklony, zawieje śnieżne itp.) oraz na związane z pokrywą wegetacyjną (pożary, susze, pustynnienie, szarańcza).

Podział ten nie jest doskonały, gdyż zagrożenia, zaliczane do poszczególnych grup (np. meteorologicznej, wegetacyjnej czy hydrologicznej), często się zazębiają. Jedna katastrofa naturalna pobudza z reguły następną. Trzęsienie ziemi często wywołuje katastrofalne osuwiska czy fale tsunami. Huragan może być przyczyną powodzi, a towarzyszące mu ulewne deszcze – spływów kamienno-błotnych.

1. Powódź

   1. Definicja

Powódź – wezbranie wody w ciekach naturalnych, zbiornikach wodnych, kanałach lub na morzu, podczas którego woda po przekroczeniu stanu brzegowego zalewa doliny rzeczne albo tereny depresyjne i powoduje zagrożenie dla ludności lub mienia. (Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne Dz.U.2001.115.1229).

Czynniki wpływające na powódź

Powodzie mogą być spowodowane czynnikami naturalnymi albo za sprawą działalności człowieka, zwiększając częstotliwość ich występowania oraz siłę niszczącą. Wielkość przepływu wzrasta wraz z intensywną wycinką lasów, niewłaściwą działalnością rolniczą prowadzącą do wzmożonej erozji gleb, utwardzaniem powierzchni zlewni wskutek źle planowanego osadnictwa itp. Do czynników naturalnych powodujących powodzie są intensywne opady deszczu, roztopy wiosenne, zatamowanie biegu rzeki przez zatory lodowe czy osuwiska, uszkodzenie obiektów hydrotechnicznych (np. przerwanie tamy), cofka, tsunami i in.

Klasyfikacja powodzi

Pierwszego podziału powodzi można dokonać ze względu na miejsce występowania. Wyróżnia się w tej grupie powodzie rzeczne, związane z nadmiernymi, nawalnymi opadami, osuwiskami tarasującymi nurt rzeki, zniszczeniem sztucznych zapór, wałów przeciwpowodziowych lub zatorami lodowymi oraz powodzie przybrzeżne związane z silnymi sztormami, którym towarzyszą cyklony oraz niezwykle gwałtowne wichury.

Drugi podział ze względu na zasięg dzieli się na powodzie regionalne, gwałtowne powodzie lokalne oraz krajowe. Pierwsze to powodzie ogromne, obejmujące całe regiony geograficzne, które występują sezonowo, podczas wzmożonych opadów wiosną połączonych z topniejącym śniegiem. Powstawać mogą w krótkim czasie wypełniając obszar dożera lub w rezultacie kilkudniowych opadów w dowolnej części roku. W przypadku powodzi zimowych lub wiosennych elementem stymulującym zjawisko jest zamrożony grunt, ograniczający infiltrację i zwiększający spływ powierzchniowy. Mają one ścisły związek z warunkami meteorologicznymi, w szczególności z wolno przemieszczającymi się niżami atmosferycznymi lub systemami frontów burzowych. Gwałtowne powodzie lokalne natomiast są spowodowane nagłym zalaniem terenu, powstają bez ostrzeżenia i trwają od kilkunastu sekund do kilku godzin. Są bardzo niebezpieczne, ze względu na nagły przybór wód. Zazwyczaj spowodowane intensywnymi opadami, topografią (spadki) i użytkowaniem terenu. Obszarami podatnymi są aglomeracje miejskie, ze względu na uregulowaną sieć drenażową i znaczne pokrycie terenu przez infrastrukturę budowlaną oraz obszary górskie, gdzie spływ wód zachodzi w wąskich dolinach, kanionach lub wąwozach.

Trzecie klasyfikacja powodzi oparta została na genezę ich powstawania. Podział ten wyróżnia powodzie opadowe – spowodowane silnymi opadami, roztopowe – gwałtownym topnieniem śniegu, opadowo-roztopowe – wywołane opadami i topnieniem śniegu. Wydziela się także powodzie spowodowane zatorami lodowymi lub uszkodzeniem zapór oraz powodzie sztormowe – wywołane silnymi wiatrami.

Monitoring i prognoza powodzi

Przewidywanie zjawiska powodzi jest możliwe dzięki właściwemu monitoringowi, prognozowaniu oraz stosowaniu modeli symulacyjnych. Jest to ogólne stwierdzenie, że takie zjawisko da się przewidzieć, ponieważ trudno jest określić charakter powodzi, czas trwania, rzeczywiste stany wód na obszarach zalewowych.

Efektywna prognoza powodzi jest bezpośrednio uzależniona od monitoringu stanów wód rzecznych, zwłaszcza na terenach szczególnie predysponowanych do powstawania takich zjawisk. Zbierane dane są wykorzystywane do opracowania modeli oraz scenariuszy przyszłych powodzi.

Zasadniczą sprawą jeżeli chodzi o powódź, do rozwiązania problemu jest możliwość prognozowania, aby powiadamianie mieszkańców zagrożonych obszarów mogło nastąpić w terminie pozwalającym im na wypełnienie wszystkich odpowiednich zarządzeń z ewakuacją włącznie. Doświadczenie pokazuje jednak, że wielu przypadkach czas między zawiadamianiem o niebezpieczeństwie a nadejściem fali powodziowej jest na tyle krótki, aby można było podjąć kroki zapobiegawcze dostatecznie wcześnie. W wyniku czego prowadzone są badania, by dzięki postępowi w meteorologii, określić możliwość wystąpienia i rozmiary powodzi na postawie zmian pogody, już na kilka dni przed katastrofą. Prognozując powodzie powinno się brać pod uwagę dwa rodzaje danych: oferowane przez sieć meteorologiczną z okresu poprzedzającego zjawisko oraz wynikające z analizy pomiarów limnimetrycznych¹. Efektywność tych dwóch rodzajów obserwacji zależy od szybkości przekazywania informacji.

Inny aspekt przewidywania powodzi dotyczy objętości wody spływającej do morza oraz środków, za pomocą których można zapobiec zalaniu określonych obiektów. Przewidywanie powodzi polega na ustaleniu dwóch podstawowych parametrów: najwyższego poziomu wody, który osiągnie fala powodziowa i godziny, o której to nastąpi. Aby je obliczyć dysponuje się pomiarami pluwiometrycznymi (tzn. ilością opadów atmosferycznych, obliczonych w pewnym okresie), pomiarami limnimetrycznymi wyznaczającymi poziomy wody, które osiąga rzeka, pomiarami charakteryzującymi bieg wody (profil koryta rzeki) oraz informacjami historycznymi. Z takiego zespołu danych wyciągnięte wnioski przesyłane są jak najszybciej do miejsc położonych wzdłuż rzeki, aby dotarły one do wszystkich mieszkańców przed nadejściem fali powodziowej.

W wyniku tego, że bieg wody każdej rzeki jest zupełnie odmienny nie można stworzyć uniwersalnego porównania prognostycznego, które stosowane było by do wszystkich wylewów rzek. Na przeszkodzie stoją przede wszystkim różnice w kształcie koryt i odmienne wielkości dorzeczy.

Prognozowanie powodzi można wykonać także za pomocą radarów hydrograficznych, stosowanych na Zachodzie Europy. Przy ich użyciu obserwuje się chmurę, by z jej kształtu i budowy ocenić ilość wody, która spadnie do rzeki. Uwzględniając przy tym retencję (czyli zdolność zatrzymywania wody przez łąki, lasy itd.) można określić zależność między ilością wody spadającej od rzeki a ilością, która płynie w rzece, przez co jesteśmy w stanie określić zagrożenie.

Następną metodą, która służy do przewidywania powodzi jest teledetekcja. Wykorzystuje się w niej przede wszystkim informacje zbierane przez satelity i sieci radarów. Wśród nich wyróżnia się między innymi SERTIT – Służba Regionalnego Przetwarzania Obrazu i Teledetekcji przy Uniwersytecie Ludwika Pasteura w Strasburgu. Ośrodek ten specjalizuje się w analizie obrazów satelitarnych i dostarczanych przez radary, prowadzi symulacje sytuacji kryzysowych dla różnych terenów i badania związane z przygotowywaniem systemów wczesnego ostrzegania przed powodzią opartych na satelitarnych systemach obserwacji.

Ochrona przeciwpowodziowa oraz zapobieganie skutkom powodzi

Ochrona przeciwpowodziowa – zespół działań mających na celu ograniczenie strat powodziowych. Ma charakter zabiegów technicznych oraz nietechnicznych. Pierwsze polegają na ograniczaniu wielkość fali powodziowej oraz jej zasięgu przestrzennego przy pomocy urządzeń hydrotechnicznych. Drugie – na edukowaniu mieszkańców terenów potencjalnie zagrożonych powodzią, stosowaniu systemów wczesnego ostrzegania, jak również specjalnych rodzajów ubezpieczeń.

Zapobieganie powstawaniu szkód wywołanych powodziami można dokonywać m.in. poprzez rezygnację z budowy domów mieszkalnych i obiektów przemysłowych na terenach zagrożonych powodzią; poprzez dostosowywanie obiektów do zagrożenia powodziowego oraz przez wspieranie właściwego zagospodarowania terenu, praktyk rolniczych i leśnych. Przeciwdziałanie można dokonywać także poprzez pogłębianie koryta rzeki, budowę wałów powodziowych, przez właściwe utrzymanie wałów i koryt rzecznych, poprzez usuwanie krzewów, drzew i innych przeszkód utrudniających spływ wody, poprzez zwiększenie retencji przez zalesienie, budowę wrót i śluz do wprowadzania i odprowadzania wód co pozwala złagodzić siłę naporu wód.

Środki ochrony przed powodzią to między innymi środki organizacyjno-administracyjne, ekonomiczne oraz techniczne. Do pierwszych zalicza się między innymi działanie Komitetów Przeciwpowodziowych, a w ich kompetencjach jest tworzenie map obszarów zagrożonych, planów ewakuacji itp., działanie Centrum Antykryzysowego, który zarządza i koordynuje działaniami ratowniczymi Straży Pożarnej, Policji, Wojska. Wlicza się także system Monitoringu i Osłony Kraju (w ramach działalności Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej), który tworzy sieć obserwacyjną, prognozuje i ostrzega przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi. Kolejnym środkiem organizacyjno-administracyjnym są nakazy i zakazy wynikające z Prawa Wodnego oraz innych przepisów dotyczących zagospodarowania i utrzymania terenów zagrożonych powodziami, eksploatacji, utrzymania i kontroli obiektów gospodarki wodnej oraz zagospodarowania terenów zagrożonych (Miejscowe Plany Zagospodarowania Terenu), a także zalicza się tutaj edukację ludności terenów zagrożonych.

Do środków ekonomicznych zalicza się ubezpieczenia i wynikające z nich odszkodowania, podatki (ulgi podatkowe dla terenów zagrożonych), kary pieniężne za nieprzestrzeganie przepisów.

Środki techniczne natomiast dzielą się na środki ochrony czynnej i biernej. Pierwsze z nich polegają na sterowaniu obiektami hydrotechnicznymi w celu ograniczenia skutków powodzi. Opiera się na częściowym zatrzymaniu fali powodziowej w przygotowanym zbiorniku, gdy przepływy i stany wody osiągają najwyższe wartości. Tzw. efekt ścięcia szczytu fali powodziowej. Zalicza się do nich poldery (z ruchomymi zamknięciami pozwalającymi sterować dopływem wody), suche zbiorniki (z regulowanym odpływem), wielozadaniowe zbiorniki retencyjne, obiekty małej retencji, retencyjne przysposobienie zlewni i inne. Natomiast celem środków ochrony biernej jest ograniczenie częstotliwości występowania i skutków powodzi. Są to obiekty, zabezpieczające określone tereny lub zmniejszające wielkość fali powodziowej przez sam fakt swego istnienia jak również niektóre działania człowieka. Zalicza się do nich wały przeciwpowodziowe, poldery otwarte, zbiorniki przepływowe, regulację rzek i potoków górskich, kanały ulgi i bramy przeciwpowodziowe i inne.

Do jednych z podstawowych obiektów przeciwpowodziowych zalicza się między innymi:

1. Regulacja rzek i potoków górskich – praca hydrotechniczna powodująca zmianę profilu poprzecznego i podłużnego wybranego odcinka rzeki w celu polepszenia i ujednolicenia spływu wody, lodu i rumowiska rzecznego. Najczęściej polega na budowie obwałowań, tam, ostróg regulacyjnych. Służy zabezpieczeniu terenów wzdłuż rzeki przed powodzią, melioracji użytków rolnych, ułatwia budowę ujęć wody. Często poprzedza kanalizację rzeki.

Regulacja rzek ułatwiająca spływanie wody może być prowadzona dwoma sposobami: poprzez usuwanie przeszkód, które powodują w czasie powodzi podniesienie poziomu wody powyżej ich lokalizacji oraz prostowanie samego koryta rzeki czy strumienia.

Prowadzi się ją w celu zwiększenia przepustowości koryta oraz zmniejszenia niebezpieczeństwa wylania wody. Ma wielki wpływ na możliwość udostępnienia jej dla żeglugi. Najczęściej przeprowadza się od razu cały szereg działań dążących do tego, by rzeka miała uregulowany nurt o względnie stałej prędkości oraz by nie zagrażała terenom do niej przylegającym. Osiąga się to głównie poprzez ograniczenie terenów zalewowych wałami przeciwpowodziowymi. Wzdłuż koryta rzecznego buduje się długie umocnienia – okładziny z faszyny, betonowe lub kamienne zwane opaskami lub brzeg osłonami. Ponadto buduje się ostrogi, czyli wychodzące z nabrzeża w poprzek nurtu wąskie wały kamienne umocnione wbitymi w dno palami. Ostroga przesuwa nurt rzeki ku jej środkowi i nie pozwala na podmycie brzegu w zakolu. Z czasem przestrzeń między ostrogami wypełnia się materiałem niesionym przez rzekę (zamula się). Działanie ostróg można wzmocnić budując tamy równoległe łączące krańce dwóch ostróg. W poprzek rzeki buduje się jazy i progi, które spiętrzają wodę powyżej nich.

1. Zbiorniki retencyjne – urządzenia zlokalizowane w korycie rzeki, w górnych częściach zlewni. Składają się z zapory zatrzymującej wodę w zbiorniku i urządzeń pozwalających na regulowany odpływ ze zbiornika. Umożliwiają one zatrzymanie wody, gdy w rzece jest jej nadmiar (m.in. dla ochrony terenów znajdujących się poniżej) i zrzut w czasie, kiedy nie ma jej w rzece zbyt wiele (dla zaopatrzenia w wodę, nawodnień itd.).

Podstawowymi funkcjami zbiorników retencyjnych jest gromadzenie wód na potrzeby ludności i przemysłu, wykorzystanie energii wodnej (hydroenergetyka), ochrona przed powodziami lub utrzymanie żeglowności rzeki poprzez zmniejszenie nieregularności przepływów wody, wykorzystanie w celach irygacyjnych oraz rozwój turystyki, rekreacji i sportu.

Sztuczne zbiorniki dzielą się na zbiorniki retencyjne, których zadaniem jest magazynowanie wody w okresach jej nadmiaru w celu wykorzystania jej w innym okresie. Charakteryzują się dużymi różnicami poziomów wody. Wahania stanów zależą od wielkości dopływu wody ze zlewni oraz od potrzeb gospodarczych użytkowników. Wyróżnia się także zbiorniki wyrównawcze, które funkcjonują jako zbiorniki pomocnicze przy dużych zbiornikach retencyjnych. Ich głównym zadaniem jest magazynowanie tzw. przepływów szczytowych ze zbiorników retencyjnych celem ich wyrównania. Kolejnym przykładem są zbiorniki przepływowe, powstałe w wyniku przegrodzenia rzek jazami, których zadaniem jest utrzymanie stałego poziomu piętrzenia. Typowe zbiorniki przepływowe nie mają zdolności retencyjnych i charakteryzują się w zasadzie stałym poziomem piętrzenia. Ostatnią grupą sztucznych zbiorników są zbiorniki suche, czyli budowle piętrzące, mające urządzenia upustowe bez zamknięć. Rzeka swobodnie przepływa przez czaszę zbiornika i urządzenia upustowe, do czasu gdy przepływ staje się większy od zdolności przepustowych stopnia. Większe dopływy są magazynowane w zbiorniku. Po przejściu fali powodziowej następuje stopniowe opróżnienie zbiornika. Pomiędzy przejściami fal powodziowych czasze zbiorników najczęściej są wykorzystywane jako pastwiska.

Mówiąc o zbiornikach retencyjnych należy wziąć pod uwagę gospodarowanie rezerwą powodziową. Są to metody gospodarki i sterowania przepływem na zbiornikach wodnych, mające na celu przechwycenie w zbiorniku szczytu fali powodziowej, lub wyrównanie odpływu rocznego. Sposoby te dzielą się na metody gospodarowania rezerwą powodziową oraz na systemy sterowania opróżnieniem zbiornika.

Pierwsze, dzielą się na metody sztywne, które polegają na sztywnym założeniu, że do czasu, gdy nie pojawi się przepływ bezpieczny (dozwolony), nie wolno rozpoczynać napełniania zbiornika oraz gdy pojawi się przepływ dozwolony i większy rozpoczyna się napełnianie zbiornika, poprzez ograniczenie odpływu do wielkości przepływu dozwolonego, aż do wykorzystania całej retencji powodziowej zbiornika lub zakończenia wezbrania. Ten sposób jest najprostszy i najłatwiejszy do stosowania, lecz najmniej skuteczny i stosuje się go, gdy nie ma możliwości prognozowania przepływów, głównie na zbiornikach górskich. Wyróżnia się wśród tych metod także metody półsztywne, mające takie same założenia, co metody sztywne. Jednak w odróżnieniu od nich jeżeli na podstawie obserwacji widać, że fala powodziowa narasta, zwiększa się odpływ ze zbiornika ponad przepływ dozwolony, ograniczają wielkość bieżącego retencjonowania (w stosunku do dopływu do zbiornika) oraz w toku dalszej obserwacji przepływów można ponownie dokonać zwiększenia odpływu ponad wielkość opływu dozwolonego. Wyróżnia się także metody oparte na prognozie, które opierają się na specjalnie opracowanej prognozie dla danego zbiornika. Na podstawie pierwszej prognozy wykorzystana zostaje część rezerwy powodziowej. Na podstawie ciągłych obserwacji tworzy się kolejne prognozy, które „korygują” gospodarkę rezerwą powodziową w zależności od nowych, dokładniejszych danych. Metoda ta wymaga stałego działania zespołu hydrologów i obserwacji bieżącej sytuacji.

Wśród drugich metod – sterowania opróżnieniem zbiornika wyróżnia się natomiast sposoby sztywnego opróżniania rezerwy, które polegają na ustaleniu stałego odpływu ze zbiornika na poziomie przepływu dozwolonego, aż do czasu opróżnienia rezerwy powodziowej zbiornika. Opróżnienie zbiornika następuje, gdy dopływ do zbiornika spadnie poniżej wielkości przepływu dozwolonego. Woda zgromadzona w zbiorniku w tym przypadku nie jest w żaden sposób wykorzystywana. Wyróżnia się także sposoby sterowania opróżniania rezerwy, które uwzględniają sytuację jaka występuje na rzece głównej oraz możliwości wykorzystania zgromadzonej wody. Gdy w odbiorniku występuje nadal wezbranie, wstrzymuje się opróżnianie zbiornika na dopływie nie zwiększając wezbrania w rzece głównej. Dzięki temu można utrzymać żeglowność cieku przy zbyt niskich stanach wody w rzece dzięki podniesieniu poziomu wody w rzece zwiększając odpływ ze zbiornika (wykorzystując zgromadzoną wodę i równocześnie opróżniając zbiornik), przyspieszać lub opóźniać opróżnianie w momencie ruszania lodów na rzece w zależności od potrzeb oraz wykorzystać zmagazynowaną wodę do celów energetycznych, szczególnie w układach szczytowo-pompowych.

Powyższe działania prowadzą do zmiany wielkości opływu na cieku poniżej zbiornika, umożliwienia ograniczenia lub niedopuszczenia do powstania przepływów większych niż dopuszczalne poniżej zbiornika (do pewnych granic możliwości retencyjnych zbiornika lub zespołu zbiorników) oraz umożliwienia zwiększenia przepływów poniżej zbiornika w okresach zbyt niskich przepływów.

1. Wały przeciwpowodziowe – sztuczne usypiska w kształcie pryzmy o przekroju poprzecznym trapezu. Wznoszone wzdłuż rzeki w pewnym oddaleniu od jej koryta, które otaczając tereny zalewowe wzdłuż rzeki tworzą większe koryto dla przewidywanych wód powodziowych, przeciwdziałając jednocześnie rozlaniu się tych wód na chronione w ten sposób tereny sąsiednie. Charakteryzują się znaczną długością, odpowiednią do ukształtowania doliny i chronionych przed zalaniem terenów zagospodarowanych. Może mieć różną konstrukcję, zależną od dostępnych materiałów oraz warunków lokalnych. Przyjmuje się formę trapezoidalną z rdzeniem wykonanym z nieprzepuszczalnego materiału, np. gliny. Odpowiednia szerokość oraz właściwe zagęszczenie materiału stanowiącego pryzmę wokół rdzenia pozwalają mieć pewność, że wał wytrzyma napór wody przez przewidziany, zazwyczaj nie dłuższy niż kilka dni czas. Obłożenie darnią ma zapobiegać wymywaniu przez wodę.

Obwałowania są najpopularniejszym w Polsce środkiem ochrony przed powodzią. Ich działanie polega na stworzeniu bariery (najczęściej ziemnej) pomiędzy korytem rzeki a zabudowanymi terenami, które mają być chronione. Poważnym mankamentem jest duża powierzchnia potrzebna do ich budowy i konieczność stałej, kosztownej konserwacji.

Dzieli się je na wały tzw. „zimowe”, chroniące przed wezbraniami roztopowymi i opadowymi, projektowane na przepływy maksymalne roczne oraz na wały tzw. „letnie” chroniące przed wezbraniami opadowymi występującymi w lecie – wały niższe od zimowych i leżące najbliżej rzeki, stosowane tylko do ochrony użytków zielonych.

Do głównych zalet wałów przeciwpowodziowych zalicz się stosunkowo prostą konstrukcję i niskie koszty wykonania, bezpośrednią skuteczność oraz łatwość włączenia do kompleksu urządzeń wodno – gospodarczych. Do wad zalicza się natomiast utrudnioną regulację stosunków wodnych na obszarze doliny odciętym wałami, zwężenie koryta wód wielkich, prowadząc do podniesienia poziomu wody, a to z kolei do wzrostu prędkości i erozji koryta głównego, zmniejszenie przepustowości międzywala oraz powierzchni przekroju wyniku zarośnięcia i akumulacji rumowiska unoszonego międzywala, odcięta retencja dolinowa, która powoduje wzrost prędkości przemieszczania się fali wezbraniowej i wzrost zagrożenia dla niżej leżących terenów, odcięcie siedlisk dolinowych od rzeki, co doprowadza do zanikania mokradeł, zarastania starorzeczy i oczek wodnych. Kolejną wadą jest wzbudzanie fałszywego poczucia bezpieczeństwa.

1. Poldery – znane od dawna urządzenia chroniące przed powodzią. Od zbiorników retencyjnych różnią się tym, że woda gromadzona jest nie za zaporą przecinającą koryto rzeki, ale na odgrodzonych wałem od koryta rzeki, naturalnych terenach zalewowych, wykorzystywanych na co dzień rolniczo. Wlot wody do poldera to zwykle odpowiednio umocnione obniżenie wału, oddzielającego koryto od zbiornika. Ich podstawowym zadaniem jest lokalne zmniejszenie kulminacji fali powodziowej. Gromadzą dużo mniejszą ilość wody niż zbiorniki retencyjne i zazwyczaj nie są wyposażone w urządzenia umożliwiające elastyczne regulowanie wlotem wody do polderu i jej zrzutem po przejściu powodzi. Wyróżnia się między innymi podery otwarte i zamknięte.

   1. Systemy bezpieczeństwa

Do systemów bezpieczeństwa zalicza się Systemy Ostrzeżeń Powodziowych oraz Systemy Reagowania na Powódź. Zadaniem pierwszych jest ostrzeżenie tych, którzy potrafią zadbać o siebie sami, byle wiedzieli, jakie jest zagrożenie i co mają zrobić, by zapewnić sobie bezpieczeństwo. Zadaniem drugich jest organizacja pomocy w skali szerszej niż pomoc indywidualna, zabezpieczenie majątku wspólnego (komunalnego) tam, gdzie to możliwe, ewakuacja i pomoc zaraz po powodzi itd. Oba systemy są ściśle ze sobą związane, a ich efektywność zależy od stopnia współpracy pomiędzy nimi.

Celem Systemów Ostrzeżeń Powodziowych jest stworzenie mieszkańcom i użytkownikom terenów zalewowych warunków umożliwiających podjęcie –przed nadejściem powodzi – działań, zmniejszających zagrożenie życia i zdrowia ludzi oraz ograniczających – na ile to możliwe – straty materialne. Składa się na niego prognoza wielkości powodzi oraz czasu jej wystąpienia, ustalenie obszarów, które mogą być zalane, ustalenie adresatów ostrzeżeń – osób i zagrożonych instytucji, rozesłanie ostrzeżeń oraz monitoring reakcji ludzi na ostrzeżenie.

Prognozą stanów powodziowych zajmuje się w Polsce Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, w oparciu o krajową sieć monitoringu opadów i wód. Natomiast celem przewidywania skutków powodzi jest ustalenie, jaki obszar może zostać przez powódź zalany i co się na nim znajduje: jakie budynki, instytucje, firmy itd. Tego rodzaju prace można wykonać przed powodzią: jedna z możliwości, to przygotowanie kilku scenariuszy rozwoju sytuacji (i odpowiadających im zasięgów zalewów) w oparciu o analizy modelowe. Inna możliwość to wykorzystanie zasięgu zalewów ostatniej dużej powodzi.

Także lista osób, instytucji i firm, które należy ostrzec powinna zostać przygotowana przed powodzią dla każdego z opracowanych scenariuszy zalewów. Treść komunikatu jest jednym z elementów decydujących o skuteczności ostrzeżenia. Zakłada się, że skuteczny komunikat powinien być krótki, który zawiera opis powodzi, obecnej sytuacji oraz czego należy się spodziewać i kiedy oraz jak się należy zachować.

Z kolei celem Systemów Reagowania na Powódź jest organizowanie akcji zabezpieczenia życia, zdrowia i ochrony obiektów i dobytku na obszarze powodziowym w trakcie i zaraz po powodzi. Do kierunków działań takich systemów jest tymczasowe zabezpieczenie wybranych obiektów przy pomocy worków z piaskiem lub innych rodzajów osłon, wyłączenie z ruchu niektórych ulic i mostów, wyłączenie zasilania (również zaopatrzenia w gaz) na zagrożonych zalaniem obszarach, zarządzenie ewakuacji i organizacja ewakuacji częściowej (szpitale, bursy, domy pomocy społecznej itd.) lub całkowitej, zapewnienie niezbędnego sprzętu i materiałów do prowadzenia wymienionych akcji oraz kontrola urządzeń pomiarowych i zabezpieczeń przeciwpowodziowych.

Podstawą pracy takiego systemu jest budowana na podstawie doświadczeń z poprzednich powodzi zależność pomiędzy stanem wody w rzece (mierzonym na wodowskazie) a skutkami, jakie ten stan wody powoduje (np. stan 400 cm – wyłązenie z ruchu istotnych ciągów komunikacyjnych, stan 470 – zalanie budynków osiedla itd.).

System reagowania powinien monitorować przebieg akcji przeciwpowodziowej prowadzonej w firmach i instytucjach, których prawidłowe działanie ma istotne znaczenie dla społeczności lokalnej. Należą do nich obiekty istotne dla prawidłowego działania systemu bezpieczeństwa, siedziby zespołów ostrzeżeń i reagowania na powódź, posterunki policji, straży miejskiej, straży pożarnej, szpitalem wybrane mosty i odcinki dróg istotne dla prowadzonej akcji. A także firmy zaopatrujące w towary i usługi niezbędne do prowadzenia akcji, drogi ewakuacji, budynki urzędów administracji, obiekty, których zalanie może wywołać zagrożenie dla użytkowników lub wtórne straty powodziowe, magazyny materiałów niebezpiecznych, magazyny leków, paliw, odpadów, oczyszczalnie ścieków, stacje uzdatniania wody, składowiska odpadów, szkoły i domy opieki oraz obiekty handlowe i przemysłowe.

1. Trzęsienia Ziemi

   1. Definicja

Trzęsienie ziemi – naturalny, krótki i gwałtowny wstrząs (lub ich seria) gruntu, powstały pod powierzchnią ziemi i rozchodzący się w postaci fal sejsmicznych od ośrodka (epicentrum), znajdującego się na powierzchni, gdzie drgania są najsilniejsze. Przy określaniu siły trzęsienia ziemi używa się skali magnitud (skala Richtera). (Ustawa z 22 maja 2003 r. o ubezpieczeniach obowiązkowych, Ubezpieczeniowym Funduszu Gwarancyjnym i Polskim Biurze Ubezpieczycieli Komunikacyjnych Dz.U.2003.124.1152, z późniejszymi zmianami).

Klasyfikacja trzęsień ziemi

Pierwszego podziału naturalnych trzęsień ziemi dokonuje się pod względem genezy. Wyróżnia się wyniku tej klasyfikacji wulkaniczne, zapadowe, tektoniczne i technologiczne trzęsienia ziemi. Pierwsze z nich związane są z gwałtowną erupcją wulkanów eksplozywnych lub też z przemieszczaniem się magmy w skorupie ziemskiej. Wstrząsy mogą być związane z zapadaniem się stropów opróżnionych komór magmowych. Wulkaniczne trzęsienia są zazwyczaj słabe, jednak przy bardzo silnych erupcjach odczuwalne bardzo daleko. Wstrząsy o genezie wulkanicznej stanowią ok. 78% wszystkich trzęsień ziemi. Drugie wymienione trzęsienia wiążą się z zapadaniem stropów nad pustkami w przypowierzchniowej strefie skorupy ziemskiej, np. zapadanie się stropów jaskiń, pustek powstałych wskutek wymywania pod powierzchnią ziemi osadów węglanowych, gipsowych i solnych. Trzęsienia tego typu są związane najczęściej z obszarami krasowymi. Wstrząsy na ogół słabe i obejmują najwyżej 3% wszystkich trzęsień ziemi. Spowodowane przez nie szkody są na ogół niewielkie. Mają bardzo ograniczony zasięg oddziaływania. Do nich zalicza się również tąpnięcia – wstrząsy wywołane zapadaniem się wyrobisk górniczych. Tektoniczne trzęsienia są najczęstsze i najgroźniejsze w skutkach. Stanowią około 90% wszystkich trzęsień na kuli ziemskiej. Przyczyną tego rodzaju trzęsienia jest gwałtowne przemieszczanie się mas skalnych w skorupie ziemskiej lub górnym płaszczu Ziemi, wywołane rozładowaniem nagromadzonych naprężeń. W skorupie ziemskiej i górnym płaszczu istnieją strefy szczególnie podatne na kumulację naprężeń. Naprężenia te mogą gromadzić się tylko do pewnej krytycznej wielkości, po której przekroczeniu nastąpi gwałtowne rozładowanie nagromadzonej energii w postaci wstrząsów sejsmicznych. Obecność tych stref jest uwarunkowana najczęściej procesami zachodzącymi w górnym płaszczu Ziemi. Czwarty rodzaj trzęsień ziemi ze względu na genezę, technologiczne trzęsienia ziemi są spowodowane działalnością człowieka, np. wydobywaniem kopalin, eksploatacją wód podziemnych, budową dużych obiektów inżynierskich – zapór wodnych i inne.

Druga klasyfikacja opiera się na częstotliwości występowania trzęsień i sile wstrząsów na danym terenie. Ze względu na to wyróżnia się trzy rodzaje obszarów powierzchni ziemi: obszary sejsmiczne, gdzie trzęsienia ziemi są częste i silne. Należy do nich strefa położona wokół Oceanu Spokojnego, obszary alpejskich pasm fałdowych, grzbiety śródoceaniczne, basen Morza Kaspijskiego, obszary pensejsmiczne – wstrząsy sporadyczne lub częste, ale słabe. Do takich obszarów należą m.in. Masyw Centralny, Harc, obszar Morza Północnego, Ural, Wielkie Góry Wododziałowe. Trzecim rodzajem obszarów jest obszar asejsmiczny – wolny od wstrząsów lub z rzadkimi wstrząsami. Należą do nich platformy kontynentalne, a także wielkie połacie dna oceanicznego (z wyjątkiem grzbietów śródoceanicznych i rowów).

Trzeci podział, ze względu na głębokość ogniska wyróżnia trzęsienia płytkie (85%) – poniżej 70 km, średnie (12%) – 70-350 km i głębokie (3%) – powyżej 350 km.

Ostatnia klasyfikacja dzieli trzęsienia ziemi ze względu na powiązanie ze wstrząsem zasadniczym. Wyróżnia się trzęsienia wstępne – o słabej magnitudzie, zasadnicze – o największej magnitudzie oraz następcze – po wstrząsie zasadniczym, o zmniejszającej się magnitudzie.

Najwięcej trzęsień ziemi (około 80% wszystkich wstrząsów rocznie) notuje się na obszarze położonym wokół Oceanu Spokojnego. Występują one zarówno na kontynentach, jak i oceanicznych wybrzeżach Pacyfiku. Najwięcej głęboko ogniskowych trzęsień ziemi występuje w rejonie Japonii i Kamczatki, w pasie od Sumatry przez Jawę, Nową Gwineę do rowu Tonga oraz w zachodniej części Ameryki Południowej.

Elementy trzęsienia ziemi

Do podstawowych elementów trzęsienia ziemi zalicza się ognisko trzęsienia ziemi (hipocentrum), czyli miejsce pod powierzchnią ziemi, z którego rozchodzą się fale sejsmiczne. Z ogniska fale rozchodzą się na wszystkie strony, a te, które dochodzą do powierzchni, objawiają się (jeśli są wystarczająco silne) jako krótkie wstrząsy. Najszybciej fale sejsmiczne docierają do ośrodka trzęsienia ziemi (epicentrum) – punktu na powierzchni ziemi znajdującego się nad ogniskiem. Tam też wstrząs sejsmiczny jest najsilniejszy. Obszar leżący wokół epicentrum, na którym wstrząsy są najsilniejsze, to obszar epicentralny. Może on mieć różną powierzchnię i różny kształt, w zależności od wielkości trzęsienia ziemi. W zależności od siły wstrząsu wokół epicentrum wyróżnia się obszar makrosejsmiczny, gdzie trzęsienie ziemi jest odczuwalne przez człowieka, i obszar mikrosejsmiczny (leżący na zewnątrz obszaru makrosejsmicznego), na którym wstrząsy rejestrowane są tylko przez przyrządy.

Siła trzęsień ziemi

Obecnie do określenia siły trzęsienia ziemi stosuje się dwie skale: intensywności oraz wielkości. W celu określenia tej pierwszej używa się 12-stopniowej skali Mercallego- Cancaniego-Sieberga, podzielonej według wielkości przyspieszenia. Została ona stworzona w 1902 r. przez Giuseppe Mercallego, i na początku przewidywała tylko 10 stopni. W 1903 r. Adolfo Cancani, uzupełnił klasyfikację, a ostatecznych poprawek dokonał Sieberg, który dołożył do skali dwa stopnie. Trzęsienie ziemi jest tym silniejsze, im większe jest jego przyspieszenie (tzn. im mniejszy jest okres drgań w stosunku do amplitudy). Trzeci stopień skali oznacza np. przyspieszenie do 1 cm/s², dwunasty zaś – 1000 cm/s².

Do ściślejszej oceny siły trzęsienia ziemi używa się drugiej skali – skali wielkości (magnitudy), opracowanej przez Charlesa F. Richtera, w 1935 r. Podstawą skali jest logarytm amplitudy największego poziomu odchylenia (mierzonego w mikrometrach) zapisanego przez sejsmograf w odległości 100 km od epicentrum wstrząsu. Jest to skala otwarta, co oznacza, że nie ma określonej granicy wielkości trzęsienia ziemi. W tej skali każdy następny stopień oznacza trzęsienie ziemi o magnitudzie dziesięciokrotnie wyższej od stopnia wyższego i o energii 60 razy większej od energii trzęsienia o stopień niższego. Na podstawie tej skali można określić energię wyzwoloną w czasie trzęsienia ziemi.

Trzęsienie ziemi ma największą siłę w epicentrum. W miarę oddalania się od niego siła wstrząsów maleje. Wielkość wstrząsu w epicentrum można określić za pomocą specjalnego nomogramu na podstawie zapisu trzęsienia ziemi na stacji sejsmologicznej. Znając amplitudę największego wychylenia zapisu wstrząsu na sejsmografie (w mm) oraz różnicę czasu między przybyciem do stacji fali podłużnej i poprzecznej (w s), można z nomogramu odczytać magnitudę i odległość od epicentrum. Linie łączące punkty o jednakowej sile trzęsienia ziemi w skali Richtera lub w skali Mercallego nazywamy izosejstami. W miarę oddalania się od epicentrum maleje też wartość izosejst.

Rejestracja trzęsień ziemi

Rejestracji drgań sejsmicznych na powierzchni Ziemi dokonuje się za pomocą urządzeń, zwanych sejsmografami. Drgania przestrzenne dochodzące do sejsmografu są rejestrowane jako składowe drgań w trzech kierunkach do siebie prostopadłych: składowa pionowa – Z, składowa pozioma o kierunku pólnoc-południe (N-S) oraz składowa pozioma o kierunku wschód-zachód (E-W).

Sejsmografy zbudowane są na zasadzie wahadła pionowego i poziomego. Wahadła zaopatrzone są w urządzenia rejestrujące, które wykonują wykres (noszący nazwę sejsmogramu), będący obrazem drgań fal sejsmicznych. Sejsmogram natomiast to zygzakowatą linią, ilustrującą amplitudę oscylacji gruntu, na którym usytuowany jest sejsmograf.

Rejestracji trzęsień ziemi dokonuje się w specjalnie wyposażonych stacjach sejsmologicznych. Zwykle składa się ona z sejsmografu pionowego, dwóch sejsmografów poziomych (N-S i E-W) oraz urządzenia do notowania znaków czasu, połączonego z dokładnym zegarem. Pierwotnie zapis trzęsienia ziemi był zapisem mechanicznym. Wykres był wykreślany przez rysik na obracającym się walcu. Współczesne sejsmografy przekazują dane do komputera, który następnie przedstawia je w formie graficznej.

Przewidywanie trzęsień ziemi

Sejsmologia to nauka zajmująca się badaniem trzęsień ziemi i ich skutków. Udziela między innymi odpowiedzi w jaki sposób budować na terenach zagrożonych trzęsieniami ziemi, by obiekty budowlane były bezpieczne w czasie wstrząsów oraz jak przewidywać zbliżające się trzęsienia.

Pewne symptomy nadchodzącego trzęsienia ziemi można rozpoznać po zachowaniu się zwierząt. Od dawna obserwuje sie, że na kilka minut przed katastrofą bydło, psy, koty i szczury są niespokojne i usiłują wydostać się z zamkniętych pomieszczeń. Na przykład w Meksyku zaobserwowano, że węże mokasyny i grzechotniki opuszczają przed wstrząsem swoje podziemne kryjówki i nie wracają do nich przed końcem trzęsienia. Kolejny przykład pochodzi z 1975 r., z Chin. Udało się wtedy przewidzieć trzęsienie ziemi m.in. na podstawie zachowania się zwierząt. Napływające doniesienia o masowych przypadkach zamarzania jaszczurek i żmij na śniegu spowodowało podjęcie decyzji o ewakuacji z prowincji Liaoning. W ciągu doby ewakuowano w tedy milionowe miasto Haicheng, a wkrótce potem nastąpiło trzęsienie ziemi. Prawdą jest też jednak, że kilka dni przed trzęsieniem ziemi wystąpiły słabsze wstrząsy, które dały sejsmologom powód do alarmu.

Wg naukowców gady mają organ reagujący na zmiany pola magnetycznego i elektromagnetycznego, co pozwala im przeczuwać zbliżające się wstrząsy do promieni 100 km od epicentrum.

Poszukiwanie zwiastunów trzęsień ziemi w zachowaniu się zwierząt doprowadziło do powstania w obrębie sejsmologii nowej dziedziny, zwanej biosejsmologią.

Sejsmolodzy są jednak sceptyczni co do możliwości wykorzystania reakcji zwierząt do prognozowania trzęsień ziemi na szerszą skalę. Ze względu na to że, w wielu przypadkach obserwowano u zwierząt odpowiednie reakcje, a wstrząsy jednak nie następowały. W Japonii zaprzestane badania nad związkami między zachowaniem się sumów a aktywnością sejsmiczną, stwierdziły, że ryby ożywiają się na kilka dni przed trzęsieniem, ale tylko co w trzecim przypadku. Na obserwacjach zachowania się zwierząt nie można więc opierać wiarygodnych prognoz.

Poszukiwania zwiastunów nadchodzących trzęsień ziemi prowadzone są obecnie w kilku kierunkach: badania tzw. wstrząsów poprzedzających (które nie zawsze pojawiają się przed głównym wstrząsem), powolnych ruchów skorupy ziemskiej i zmian ukształtowania terenu, badanie stanu naprężeń w skorupie ziemskiej, zmian pola magnetycznego i przewodnictwa elektrycznego skał, badanie zawartości radonu w wodach podziemnych, badanie zmian ciśnienia atmosferycznego. Prowadzone są także obserwacje atmosfery, której zmiany (pojawienie się większej ilości naładowanych cząsteczek, nawet niewielkie zmiany jej składu) mogą zwiastować trzęsienia ziemi. Wykonywane są również obserwacje zmian poziomu wód gruntowych. Na przykład na Wyspach Kurylskich na długo przed silniejszymi trzęsieniami ziemi obserwowano spadek poziomu wód w studniach głębinowych. Wg chińskich sejsmologów zjawisko obniżenia wód gruntowych ustaje na 2-3 dni przed trzęsieniem. Podobnie dzieje się też z poziomem ropy naftowej w złożach.

Kolejnym sposobem przewidywania trzęsień ziemi jest rozładowanie naprężeń w skałach, które są narażone na silne wstrząsy, za pomocą serii małych wstrząsów wywołanych sztucznymi wybuchami. Niektórzy geolodzy i geofizycy są przekonani, że to jest możliwe. Ponieważ na niektórych obszarach małe wstrząsy można spowodować przez wprowadzanie cieczy w strefę uskoków. Na przykład wpompowanie płynnych zanieczyszczeń do głębokich otworów koło Denver w Kolorado wywołało drobne wstrząsy na spokojnym dotychczas obszarze. Wynika z tego, że narastające naprężenia wzdłuż uskoków, np. takich jak San Andreas w Kalifornii, mogą być rozładowane przez serię kontrolowanych, sztucznie wywołanych małych trzęsień ziemi.

Światło nadziei na przewidywanie trzęsień ziemi pojawiło się w związku z przeprowadzonym przez amerykańskich uczonych eksperymentem. Badacze umieścili w rejonie kalifornijskiego uskoku tektonicznego San Andreas, czujnik. Dzięki niemu dało się wykryć drobne zmiany w skałach, które nastąpiły na dwie godziny przed niewielkim trzęsieniem ziemi w Kalifornii oraz na dziesięć godzin przed drugim.

Pomimo powyższych rozważań trzęsienie ziemi jest na razie nieprzewidywalne, ponieważ żadna z metod nie gwarantuje skutecznej prognozy, lecz tylko ułatwia zrozumienie natury trzęsień ziemi.

Zapobieganie skutkom trzęsień ziemi

Skutki trzęsienia ziemi na obszarach zamieszkałych można zminimalizować, stosując specjalne konstrukcje budynków, które mogą wytrzymać nawet bardzo silne wstrząsy. Istnieje odrębna gałąź budownictwa, która zajmuje się projektowaniem i wykonywaniem obiektów budowlanych na obszarach zagrożonych trzęsieniami ziemi. Budownictwo tego typu jest już obecnie stosowane w wielu krajach nawiedzanych często przez katastrofalne trzęsienia ziemi, szczególnie w Japonii i Stanach Zjednoczonych. Specjalna konstrukcja fundamentów pełni rolę resorów wytłumiających wstrząsy. Architekci najwyższego na świecie drapacza chmur na Tajwanie szczycą się tym, że budynek jest w stanie wytrzymać trzęsienie ziemi o sile ponad 7 stopni w skali Richtera. Jest to możliwe dzięki wzmocnieniu budynku do wysokości 65 piętra i dociążeniu go na 87 piętrze.

Nowe technologie, które zabezpieczają budynki przed skutkami trzęsienia ziemi, podnoszą koszty budowy zaledwie o 5-10%. Sprawia to, że są one możliwe do stosowania również w krajach słabo rozwiniętych, a koszt przedsięwzięcia zwraca się już po pierwszym silnym trzęsieniu ziemi.

Bezpieczeństwo na obszarach sejsmicznych zapewnia nie tylko odpowiednie budownictwo. Należy więc unikać lokowania budowli na zboczach, które są niestabilne, a także budowania na gruntach sypkich. Budynki powinny znajdować się w takiej odległości od siebie, aby przy zawalaniu nie burzyły się nawzajem. Z kolei miasto powinno mieć dużo przestrzeni zajętej przez parki, ponieważ stwarzają one możliwość ewakuacji mieszkańców i są miejscem, gdzie ogień trudno się rozprzestrzenia. Maksymalnie drożny powinien być także układ komunikacyjny. Aby zapewnić bezpieczeństwo na obszarach narażonych trzęsieniem niektóre budynki umieszcza się na specjalnych rolkach i wyposaża się w amortyzatory lub stabilizuje się specjalnymi kotwami.

Podstawowe znaczenie na obszarach sejsmicznych ma także organizacja odpowiednich służb ratunkowych i łączność.

Zachowanie podczas trzęsienia ziemi

Rejony o wysokiej sejsmiczności należą, z różnych względów chętnie odwiedzane miejsca przez turystów. Ludność miejscowa, która przywykła do wstrząsów wie jak się zachować podczas nich. Dzieci i młodzież szkolna uczy się tego już w szkołach. Natomiast turyści przebywający z obszarów asejsmicznych często nie wiedzą, co mają robić w takiej sytuacji.

Podczas trzęsienia ziemi najbezpieczniej jest na otwartej przestrzeni, z dala od budynków, linii wysokiego napięcia, mostów i wiaduktów. W momencie, gdy się jest w budynku, powinno się schować pod solidny mebel, np. biurko czy stół. Nie wolno używać w trakcie wstrząsów z wind. A w chwili gdy trzęsienie ziemi zastaje kogoś w samochodzie, należy zatrzymać się, wyłączyć silnik i nie wychodzić z auta.

Z kolei w czasie akcji ratunkowej po trzęsieniu ziemi należy unikać w pierwszej fazie używania ciężkiego sprzętu. Najlepiej sprawdzają się wtedy metody najprostsze. W akcji ratunkowej powinny brać udział specjalnie przeszkolone psy, które wyczuwają zapach człowieka już z odległości kilkuset metrów.

Ratownikom pomaga specjalistyczny sprzęt – bardzo czułe mikrofony, rejestrujące nawet najmniejszy szelest, który może oznaczać, że pod gruzami znajdują się żywi ludzie oraz kamery podczerwieni, reagujące na ciepło ciała ludzkiego, co pomaga dokładnie zlokalizować ofiary.

Podsumowanie

Katastrofy naturalne to jedne z największych możliwych klęsk na świecie, które mogą doprowadzić do wymiernych strat społecznych i materialnych. Walka z nimi jest często bardzo trudna i mozolna, ponieważ często środki stosowane do ochrony przed nimi nie spełniają oczekiwanych wymogów.

W projekcie została przedstawiona powódź oraz trzęsienie ziemi jako dwa główne, najbardziej niebezpieczne oraz najbardziej znane na całym świecie klęski żywiołowe. Zmagania z tymi katastrofami są ciągle aktualnym problemem na Ziemi. Pomimo starań, jakie są czynione do minimalizacji ryzyka powodzi, trzęsienia ziemi czy innej klęski, nie są one jednak w stanie im zapobiec. Urządzenia techniczne, takie jak zapory, wały przeciwpowodziowe czy też odpowiednie budownictwo, do minimalizacji skutków trzęsienie ziemi, choć dają pewne bezpieczeństwo, to i tak nie są w stanie ustrzec przed klęską. Metody stosowane do prognozowania katastrof, choć są coraz częściej udoskonalane i ciągle są tworzone kolejne sposoby do wcześniejszego wykrycia powodzi czy też trzęsienia, to i tak nie są na tyle dobre i sprawdzone, by zapewnić pełne bezpieczeństwo i móc je o wiele wcześniej zauważyć.

Katastrofy naturalne to ciągle nieprzewidywalne i zaskakujące zjawiska przyrodnicze, które pomimo istnienia sposobów im zapobiegania i metod prognozowania są ciągłą zagadką dla ludzkości. Aby ustrzec się przed powodzią, trzęsieniem ziemi czy też inną klęską tak naprawdę najważniejsze jest to by samemu wiedzieć, jak się zachować w chwilach nagłego pojawienia się katastrofy i nauczyć się przeciwdziałać niszczycielskim siłom przyrody.

Bibliografia

1. Marek Graniczny, Włodzimierz Mizerski, Katastrofy przyrodnicze, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2007, str. 11-43, 99-115;

2. Definicja katastrofy naturalnej i klęski żywiołowej – Ustawa z dnia 18 kwietnia 2002 r. o stanie klęski żywiołowej. (Dz.U. z 2002 r. Nr 62, poz. 558);

3. Definicja trzęsienia ziemi – Ustawa z 22 maja 2003 r. o ubezpieczeniach obowiązkowych, Ubezpieczeniowym Funduszu Gwarancyjnym i Polskim Biurze Ubezpieczycieli Komunikacyjnych (Dz.U.2003.124.1152, z późniejszymi zmianami);

4. M. Roubault, Biblioteka problemów. Tom dwieście szesnasty. Czy można przewidzieć kataklizmy, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1976, str. 29-47;

5. Ochrona przeciwpowodziowa [on-line], [dostęp: 16 maja 2009 r.], <http://www.imgw.pl/internet/zz/wiedza/hydro/_enc_hydro/ochrona_przeciwpowodziowa.html>;

6. Ochrona przed powodzią [on-line] [dostęp 16 maja 2009 r.], <http://oki.krakow.rzgw.gov.pl/Print.aspx?tid=tabEdukacja&id=eduOsp>.

---

1. Pomiary limnimetryczne dostarczają informacji o wysokości wody w rzekach.↩